基于知識清單的生物復(fù)習(xí)教學(xué)模式的探索

吳志強(qiáng)　熊正和++郭蘭蘭　肖玲

減數(shù)分裂是有性生殖細(xì)胞的生成方式，是遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。處在一輪復(fù)習(xí)中的學(xué)生對減數(shù)分裂的過程已經(jīng)模糊，教師如何喚醒學(xué)生的記憶，深化學(xué)生對染色體的行為、數(shù)目變化的理解，使他們區(qū)分精子與卵細(xì)胞的差異，建立與遺傳規(guī)律、可遺傳變異的縱向聯(lián)系，筆者對此提供一種思路。學(xué)生通過學(xué)案導(dǎo)學(xué)自查缺漏，借助學(xué)生端微課視頻激活記憶，補(bǔ)全知識碎片。教師通過問題串引導(dǎo)學(xué)生體會減數(shù)分裂過程中的邏輯美；指導(dǎo)學(xué)生課上構(gòu)建物理模型，呈現(xiàn)遺傳規(guī)律、可遺傳變異在減數(shù)分裂中的過程；師生共同構(gòu)建概念模型，以實(shí)現(xiàn)知識體系重組、加強(qiáng)知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，構(gòu)建新型知識網(wǎng)絡(luò)。

1 教學(xué)目標(biāo)

1.1 知識與能力目標(biāo)

闡明減數(shù)分裂過程中染色體的變化規(guī)律；配子多樣性的原因；構(gòu)建減數(shù)分裂與遺傳變異的關(guān)系。

1.2 過程與方法目標(biāo)

通過微視頻資源和學(xué)案自學(xué)，對減數(shù)分裂過程中染色體的行為變化等基礎(chǔ)知識進(jìn)行課前梳理，暴露知識缺漏，課上小組合作再逐一完成本節(jié)知識清單。利用構(gòu)建物理模型活動，加深對減數(shù)分裂的認(rèn)識，在交流討論的基礎(chǔ)上歸納和總結(jié)減數(shù)分裂與遺傳和變異的關(guān)系。

1.3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

通過從細(xì)胞水平上探討生物的遺傳和變異，認(rèn)同“減數(shù)分裂既保證物種染色體數(shù)量穩(wěn)定性也是生物遺傳和變異的必要條件”這一科學(xué)觀點(diǎn)，體會減數(shù)分裂過程中的邏輯美，理解所列知識和其他相關(guān)知識之間的聯(lián)系和區(qū)別，并能在較復(fù)雜的情景中綜合運(yùn)用其進(jìn)行分析、判斷、推理和評價(jià)。

2 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

依據(jù)考綱，將減數(shù)分裂過程中染色體的行為變化以及減數(shù)分裂過程實(shí)現(xiàn)染色體數(shù)目的減半過程確定為這節(jié)課的重點(diǎn)；配子多樣性形成的原因、減數(shù)分裂與遺傳變異的關(guān)系確定為本節(jié)課的難點(diǎn)。

3 教學(xué)流程設(shè)計(jì)

課前：學(xué)案自查，微課自學(xué)。課上：展示清單，確定目標(biāo)；課堂活動按照清單順序展開：梳理概念，制作染色體的模型；動手模擬減數(shù)分裂過程；列表比較精子和卵細(xì)胞的形成過程；從減數(shù)分裂的過程中總結(jié)配子多樣性的原因；動手模擬減數(shù)分裂過程染色體的異常行為對配子的影響；領(lǐng)悟減數(shù)分裂的意義；知識回扣，課堂反饋；課堂小結(jié)，自構(gòu)知識體系。

4 教學(xué)實(shí)踐活動

4.1 課前教學(xué)準(zhǔn)備

小組自學(xué)完成學(xué)案的第一部分“基礎(chǔ)知識，自查缺漏”（如果遇到困難，打開資源包）。

資源包打開方式：利用學(xué)生端，點(diǎn)擊作業(yè)平臺，登錄后，進(jìn)入微課，進(jìn)入下載界面就可以看見相關(guān)微課資源。

資源包使用說明：

① 如果你對精子形成過程有點(diǎn)陌生，請打開視頻文件“（1）精子形成過程”；

② 如果你對卵細(xì)胞形成過程不熟悉，請打開視頻文件“（2）卵細(xì)胞形成過程”；

③ 如果你對減數(shù)分裂過程中具體的特點(diǎn)不清楚，請打開視頻文件“（3）減數(shù)分裂（精子和卵細(xì)胞形成過程）各時(shí)期具體特點(diǎn)詳解”。

資源包視頻內(nèi)容說明：

（1） 精子形成過程：動畫模擬某精原細(xì)胞（2N=16）進(jìn)行減數(shù)分裂和變形過程形成精子的過程。

（2） 卵細(xì)胞形成過程：動畫模擬某卵原細(xì)胞（2N=16）進(jìn)行減數(shù)分裂形成卵細(xì)胞的過程。

（3） 減數(shù)分裂（精子和卵細(xì)胞形成過程）各時(shí)期具體特點(diǎn)詳解：教師自制微課，詳細(xì)講解減數(shù)分裂的各時(shí)期染色體的行為、數(shù)目、位置的變化和特點(diǎn)，同時(shí)總結(jié)出減數(shù)分裂與有絲分裂的區(qū)別。

4.2 展示本節(jié)復(fù)習(xí)課的知識清單

依據(jù)考綱及學(xué)生自查結(jié)果，教師用多媒體展示本節(jié)復(fù)習(xí)課的知識清單。

清單1：減數(shù)分裂的基本概念辨析。

清單2：減數(shù)分裂過程中染色體行為和數(shù)量變化。

清單3：精子與卵細(xì)胞產(chǎn)生過程的比較。

清單4：動物形成配子多樣性的原因。

清單5：異常配子的形成（減數(shù)分裂過程中基因和染色體的異常行為變化）。

清單6：減數(shù)分裂的意義。

4.3 教學(xué)活動

4.3.1 減數(shù)分裂的基本概念辨析

教師引導(dǎo)學(xué)生梳理減數(shù)分裂的概念、發(fā)生范圍、場所、特點(diǎn)和結(jié)果，構(gòu)建如下概念模型（圖1）。

每位學(xué)生用剪刀、卡紙制作兩對同源染色體的模型，依據(jù)模型說出著絲點(diǎn)、姐妹染色單體、非姐妹染色單體、同源染色體、非同源染色體和四分體。

4.3.2 減數(shù)分裂過程中染色體行為和數(shù)量變化

問題串導(dǎo)思：

① 如果自然界中的生物通過有絲分裂產(chǎn)生生殖細(xì)胞，并通過受精作用形成受精卵，那么n代以后子代中的染色體會有多少條？

② 動手操作中的兩對同源染色體，如果隨機(jī)的減半會有幾種情況？

③ 如何保證染色體數(shù)目減半的同時(shí)，保證子細(xì)胞擁有一整套非同源染色體呢？

④ 減數(shù)第一次分裂形成的兩個(gè)子細(xì)胞在染色體組成上是什么關(guān)系？

⑤ 減數(shù)第二次分裂形成的兩個(gè)子細(xì)胞在染色體組成上是什么關(guān)系？

⑥ 次級精母細(xì)胞中有沒有同源染色體？是一定沒有同源染色體嗎？

⑦ 正常情況下一次有絲分裂產(chǎn)生幾個(gè)子細(xì)胞？產(chǎn)生幾種？正常情況下一次減數(shù)分裂產(chǎn)生幾個(gè)子細(xì)胞，幾種？

教師引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)染色體的行為、數(shù)目、位置區(qū)分不同時(shí)期的顯微實(shí)物圖，觀看減數(shù)分裂視頻，直觀認(rèn)識減數(shù)分裂過程。

4.3.3 精子與卵細(xì)胞產(chǎn)生過程的比較

教師展示精子形成過程和卵細(xì)胞形成過程的動畫和模式圖，直觀地呈現(xiàn)出精子和卵細(xì)胞形成的區(qū)別，并列表比較（表1）。

4.3.4 動物形成配子多樣性的原因

教師引導(dǎo)學(xué)生在每對同源染色體上分別標(biāo)注等位基因A、a和B、b等大小寫母學(xué)生擺出減數(shù)第一次分裂后期染色體的位置，兩人一組總結(jié)出所有的擺法，得出基因分離定律和自由組合定律的實(shí)質(zhì)，并得出配子多樣性的主要原因。

教師引導(dǎo)學(xué)生在一對同源染色體上標(biāo)注上兩對等位基因A、a，Y、y，先模擬正常減數(shù)分裂形成配子的過程，再模擬同源染色體上非姐妹染色單體的交叉互換行為。學(xué)生自己得出配子的種類，總結(jié)出交叉互換對配子多樣性的影響，指出由于染色質(zhì)絲又細(xì)又長，這種現(xiàn)象在減數(shù)第一次分裂的前期時(shí)有發(fā)生。

4.3.5 異常配子的形成（減數(shù)分裂過程中基因和染色體的異常行為變化）

教師針對減數(shù)分裂過程中可能存在一些異常情況，提出問題：在減數(shù)分裂過程中，基因和染色體存在哪些異常行為變化？并引導(dǎo)學(xué)生利用模型依次構(gòu)建以下所示的物理模型，分析異常配子的形成原因和結(jié)果。

① 基因突變：

在減數(shù)第一次分裂前的間期，DNA分子復(fù)制過程中，如復(fù)制出現(xiàn)差錯(cuò)，則會引起基因突變，這種突變可以通過配子傳遞給下一代。沒有發(fā)生基因突變的減數(shù)分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞和發(fā)生減數(shù)分裂所產(chǎn)生的配子種類（圖2）。學(xué)生根據(jù)圖2總結(jié)基因突變后產(chǎn)生的配子種類。

在減數(shù)分裂過程中，伴隨著染色體行為變化的異常，往往會引起配子中染色體數(shù)目的增減。在分析變化時(shí)，應(yīng)考慮變化與減數(shù)第一次分裂有關(guān)，還是與減數(shù)第二次分裂有關(guān)。

② 染色體數(shù)目變異（減數(shù)第一次分裂異常）：

減數(shù)第一次分裂異常、減數(shù)第二次分裂正常產(chǎn)生的配子情況（圖3）。

③ 染色體數(shù)目變異（減數(shù)第二次分裂異常）：

減數(shù)第一次分裂正常、減數(shù)第二次分裂異常產(chǎn)生配子的情況（圖4）。

④ 染色體結(jié)構(gòu)變異

減數(shù)分裂過程中發(fā)生易位產(chǎn)生配子的情況（圖5）。

4.3.6 減數(shù)分裂的意義

小組討論：減數(shù)分裂染色體數(shù)目為什么會減少一半？

師：從理論上講，還有很多行為讓染色體數(shù)目減半。比如，染色體不經(jīng)過復(fù)制，染色體直接分開導(dǎo)致減半；染色體復(fù)制1次，分裂2次，這其中又可以分為先復(fù)制1次再連續(xù)分裂2次，或者是先分裂1次，再復(fù)制1次，再分裂1次等情況。

教師提出問題：減數(shù)分裂過程選擇“先復(fù)制1次再連續(xù)分裂2次”這種減半方式的原因和意義是什么？

教師嘗試從進(jìn)化等角度引導(dǎo)學(xué)生理解減數(shù)分裂是從有絲分裂進(jìn)化來的，因此保留了有絲分裂復(fù)制、分裂等特征；并強(qiáng)調(diào)正是因?yàn)闇p數(shù)分裂是從有絲分裂進(jìn)化來的，因此保留了有絲分裂復(fù)制、分裂、出現(xiàn)染色體和紡錘體等特征，所以通常也認(rèn)為減數(shù)分裂是一種特殊的有絲分裂。又因?yàn)橄葟?fù)制后分裂，同源染色體會聯(lián)會而發(fā)生交叉互換，使基因發(fā)生自由組合，從而保證了遺傳的穩(wěn)定和變異的雙重可能。

4.3.7 知識回扣，練習(xí)反饋（略）

減數(shù)分裂對生物的遺傳和變異具有重要的意義，通過本課的復(fù)習(xí)，學(xué)生之間小組討論，學(xué)生嘗試自主構(gòu)建減數(shù)分裂與遺傳變異的關(guān)系圖。教師通過展示、點(diǎn)撥、學(xué)生修改等方式完善關(guān)系圖，從而幫助學(xué)生建立不同生物學(xué)事實(shí)、概念、原理和規(guī)律之間的關(guān)系，理清相關(guān)概念間的邏輯關(guān)系。

5 教學(xué)反思

本課例緊緊圍繞減數(shù)分裂的同源染色體行為和減數(shù)分裂的過程展開，通過模型構(gòu)建、問題串導(dǎo)思、多媒體視頻演示，后期的課堂活動又不斷的讓學(xué)生輸出、運(yùn)用減數(shù)分裂染色體行為的知識，從而建立與可遺傳變異、遺傳規(guī)律的聯(lián)系的同時(shí)強(qiáng)化了減數(shù)分裂這一核心概念，重點(diǎn)突出，針對性強(qiáng)，復(fù)習(xí)效率更高，適合基礎(chǔ)較好的學(xué)生。

設(shè)計(jì)中，教師通過羅列學(xué)習(xí)清單確定復(fù)習(xí)目標(biāo)，為學(xué)生加深理解減數(shù)分裂這一核心概念設(shè)計(jì)了一系列有序的課堂活動。學(xué)生通過分組討論、物理模型重建過程、自主構(gòu)建概念圖等學(xué)習(xí)任務(wù)，調(diào)動一系列的思維活動去逐步理解、建構(gòu)“減數(shù)分裂”這一核心概念。